US w

4.7* i> 1.2

B.Bl 4

4.711

4.7k

11М93Э jit

, , l.e

nmiess

T3 2280 1Я и

Э4вевр

+ Ui

T Cr ИТ

iB.n

331. u.a u и

иг

= L3 t-lZ V/e.S Й

( MT

: L4 -12 v/a.s A

/( ,

12 U

i3ees

I

Puc. 4.5. Ключевой источник питания на бшюлярном ключе 20 кГц.

Рис. 4.6. Вариант аостроения ключа на МДП-транзисторе.

Рис. 4.7. Диаграмма переключения при биполярном транзисторе.

Рис 4.8. Диаграмма переключения при МОП транзисторе

общем, сравнительно низкоомные полевые приборы по сопротивлению канала Гоз(оп) в открытом состоянии с классом напряжения 100 вольт (и менее) - наилучший вариант по применению в этом типе схем.

4.3. Инвертор обратного хода

Основное преимущество мощных МДП-транзисторов над биполярными - высокий входной импеданс (низкие мощности потребления по цепи управления), высокое быстродействие, отсутствие вторичного пробоя могут быть ясны при сравнении двух ввриантов в одних и тех же применениях. В случае обратноходового инвертора конструкция с биполярными приборами совершенно не пригодна для полевых транзисторов.

Конструкция, использующая в качества ключа высоковольтный биполярный транзистор MI8505 (05). показана на рис. 4.10.

Этот транзистор имеет класс по напряжению пробоя от 800 до 1400 В и максимальное значение постоянного тока коллектора 10 А. Но. и это наиболаа важно, он имеет обратную область безопасной работы

input,

g-34v

Puc. 4.9. Автомобильный DC-DC преобразователь.

(рис. 4.11a), ограничивающую применение прибора по напряжению в 700 В и току от 3 до 4 А.

Для сравнения МДП-транзистор имеет большую область безопасных режимов (на рис. 4.11 представлено сравнение двух транзисторов биполярного MTM2N90 и полевого МУ8505).

В качестве управляющей микросхемы для МДП-приборов можно использовать любую с напряжением 15 В и током порядка 100 мА; Этот уровень тока не-

Power Ашр

+5.07 О

PW1I

Dl 1N914: 1

100 iF 1/2

4.Vk

2222

UJESIO

5.QW 1Ы400-?

1.0k

100:

<Q4

D4 (2) lN4g33

-5.0V

Puc. 4.10a. Драйвер с биполярным выходом.

обходим для обеспечения хорошей скорости переключения МДП-транзистора из-за наличия входной емкости и разряда этой емкости при выключении: величина 15 В необходима, чтобы МДП-транзистор надежно отпирался.

При использовании N-канальных - высоковольтных приборов MTM2N90 (максимальное напряжение Vbr(dss) ~ 900 В. ток ![) - 2,0 А) можно достигать 750 В выходного напряжения при управлении нагрузкой е 60 кОм. При нагрузке в виде индуктивности LI импульс тока стока мо-j жет достигать 2,5 А (ограничение вы-, звано магнитным насыщением сердечника), а всплеск обратного напряжения 750 В. Хотя этот ток и превышает постоянный ток прибора Id - 2 А, но укладывается в его импульсный ток, который равен 7 А.

А так как МДП-транзисторы не имеют ограничения по области вто ричного пробоя (в отличие , от биполярных), с их помощью можно достигать высоких уровней переключаемых токов и напряжений. Так, величины в 750 В и 2,5 А вполне вписываются в область их безопасных режимов.

Для получения достаточно высоких уровней мощности можно использовать параллельное включвние МДП-транзисторов, как это показано на рис. 4.106.

Здесь применяется большая индуктивность L2, а схема работает при уровне выходного напряжения 800 В при нагрузке 30 кОм. Общий пик тока стока будет 3,5 А и будет делиться между приборами пропорционально их сопротивлениям в открытом д;осто-1 янии ГоБ{оп). При сопротивлении 5,0 Ом у каждого Id распределяется равномерно (по 1,75 А), а при 5,0 Ом и 8,0 Ом - по 2,1 А и 1,4 А соответст-)

10 8.0

4.0 -VBE(off)=2.0lo7.0V

-Ic/Ib*2.0 2-0-Tj l00*C

[) 200 400 600 800 10001200 a)

1400

10 8.0 6.0 4.0

2.0 0

0 200 400 600 800 1000

Puc. 4.11. Об.пастибезотсной работы.

венно. При уменьшении нагрузочного сопротивления увеличивается выходная мощность, как это показано в табл. 4.3. Отметим, что нагрузка и накопленная в индуктивности энергия для обоих вариантов сравнения были одинаковыми.

Таблица 4.3. Влияние нагрузки на выходные параметры

Так, если схема на биполярных приборах измерялась при большой индуктивности и нагрузке 30 кОм для получения выходного напряжения 700 В и максимума коллекторного тока 3,2 А, то при применении МДП-приборов обеспечивались те же режимы. Но при использовании МДП-транзисторов удавалось достигать напряжения 800 В и тока 3,6 А. Для получения требуемого уровня энергии, накопленной в индуктивности и выходной мощности достаточно частоты переключения порядка 1,7 кГц. И даже в этом низкочастотном варианте статические потери (VDs(on) Гоз(оп) о 8,0 Ом X 3,2 А - 25 Вт) незначительны по сравнению с общими потерями.

L2=20mH 1G0T#SD Pot Core: 42293CB Gap: 65 mil

о Vq

MTM2N9D

4.4. Мощные импульсные источники вторичного электропитания

Этот раздел позволяет оценить требования к приборам при их использовании в мощных переключательных схемах.

ИВЭП на основе ВЧП мощностью от 50 до 250 Вт (рис. 4.12)

- Изменения входного напряжения +10% -20%

- к.п.д. преобразователя tj - 80%

- диапазон импульсного регулирования Sax ~ 0,4

- максимальный рабочий ток МДП-транзистора:

I - 2,0 Pout 5,5 Pout 5,5 Рвых

г] Smax VIn (min) \/2,0 ~Ш \7вх

- максимальное рабочее напряжение МДП-транзистора:

Vdsw - 2,0

- минимальное напряжение сток-исток:

Vds >1.2Vdsw

- рабочая частота от 20 до 200 кГц.

В табл. 4.4 приведены основные характеристики преобразователя и рекомендуемые типы приборов.

Таблица 4.4

Рис. 4.106. Параллельное включение выходных МОП транзисторов.